Relazioni fra l’assimilazione dell’azoto ed il metabolismo degli amminoacidi e dei flavonoidi in radici di mais (Zea mays L.)

Le piante superiori utilizzano l‟azoto (N) principalmente sotto forma di nitrato (NO3-) ed ammonio (NH4+). Il NO3- è ridotto ad NH4+ dalla Nitrato Reduttasi (NR) e Nitrito Reduttasi, mentre l‟NH4+ è organicato grazie all‟azione di Glutammina Sintetasi e Glutammato Sintasi (GS/GOGAT). Il ciclo GS/GOGAT porta alla sintesi netta di glutammato a partire da NH4+ ed α-chetoglutarato, un intermedio del ciclo degli acidi tricarbossilici (TCA). Gli effetti sul metabolismo di NH4+ e NO3- sono diversi. Quando la forma di N utilizzata è il NO3- vi è una richiesta di potere riducente notevolmente maggiore. In mais (Zea mays L.), la capacità di assimilazione dell‟NH4+ nelle radici, tratto tipico della tolleranza ad alte concentrazioni del nutriente, è associata al richiamo di carboidrati sintetizzati dall‟apparato fogliare, probabilmente necessari a sostenere il ciclo del TCA. L‟attività del ciclo del TCA è inoltre regolata dal potere riducente della cellula così come questo, unitamente ai livelli di carboidrati, influenza l‟accumulo di flavonoidi. L‟equilibrio fra assimilazione del NO3- e dell‟NH4+ ha quindi importanti connessioni con il potere riducente cellulare ed il metabolismo degli amminoacidi e dei flavonoidi. Questo studio si pone l‟obiettivo di studiare alcuni aspetti di questa rete di connessioni. Piante di mais, della linea pura T250 caratterizzata da tratti di tolleranza ad elevate nutrizioni ammoniacali, allevate in coltura idroponica in assenza di N per 7 giorni sono state esposte a 4 condizioni nutrizionali per 30 ore: i) NO3- 2 mM + NH4+ 2 mM; ii) NO3- 2 mM + NH4+ 2 mM + W (inibitore della NR); iii) NH4+ 2 mM; iv) NH4+ 4 mM. Per descrivere la situazione metabolica delle radici, si è proceduto all‟analisi di metaboliti di interesse con saggi biochimici ed NMR, della speciazione di amminoacidi e flavonoidi mediante LC-ESI-MS, alla valutazione del potere riducente e dell‟attività dei principali enzimi coinvolti. Nel complesso lo studio ha individuato variazioni del quadro metabolico delle radici di mais in funzione della tipologia di nutrizione azotata, evidenziando interessanti relazioni fra la disponibilità di NO3-, ciclo del GS/GOGAT, ciclo del TCA e bilanciamento amminoacidico. Nel contempo, lo studio ha messo in luce nuove possibili connessioni fra assimilazione dell‟NH4+, contenuto di zuccheri riducenti ed accumulo di flavonoidi nelle radici di mais.